基于低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù),使用HFSS三維電磁場(chǎng)軟件設(shè)計(jì)仿真了一種5G通信用LTCC帶通濾波器。該帶通濾波器使用電感耦合和電容耦合雙耦合原理,采用半集總結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化,結(jié)合LTCC產(chǎn)線制程工藝,制備完成了一款小型化5G通信用濾波器。測(cè)試仿真結(jié)果對(duì)比:實(shí)際測(cè)試結(jié)果和仿真設(shè)計(jì)結(jié)果接近,濾波器中心頻率為3.5 GHz。該濾波器適用于5G通信領(lǐng)域終端設(shè)備。 

【文章來(lái)源】：電子元件與材料. 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

4階帶通濾波器等效電路圖

本設(shè)計(jì)的帶通濾波器采用半集總結(jié)構(gòu)形式,此形式包含4階電感電容諧振器、耦合電容以及耦合電感等結(jié)構(gòu)。該款帶通濾波器的電感電容均內(nèi)埋于陶瓷材料中,內(nèi)部集成電感采用帶狀線形式,其具備高品質(zhì)因數(shù)和耦合系數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)。電容結(jié)構(gòu)形式采用MIM(Mental Insulator Mental)集成結(jié)構(gòu)形式,其有效提高了電容電極板集成度。諧振器的電感、電容兩端接地。耦合電容C23位于電容C2和C3之間,此耦合系數(shù)用于調(diào)節(jié)通帶外的傳輸零點(diǎn)頻點(diǎn)位置,電感耦合分別位于L1和L2之間、L3和L4之間,采用帶狀線繞制而成,用于磁場(chǎng)耦合連接L1C1、L2C2、L3C3、L4C4諧振器單元,其諧振系數(shù)用于調(diào)節(jié)通帶帶寬和回波損耗性能。電容C3和C4,電感L3和L4,兩端分別接地,依據(jù)設(shè)計(jì)的不斷調(diào)整優(yōu)化,其電感耦合使用的帶狀線三維模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。電容耦合和電感耦合對(duì)帶內(nèi)帶寬以及帶外抑制影響較大,其耦合系數(shù)較大和較小均會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生很大影響,公式(1)-(4)為耦合系數(shù)的計(jì)算公式:

式中:Li為諧振器電感;Ci為諧振器電容;Cri為耦合電容系數(shù);Mij為耦合電感系數(shù);w為帶狀線的寬度;d為兩個(gè)相鄰帶狀線之間的距離;b為帶狀線與地面之間的距離;l為帶狀線的長(zhǎng)度;ε為均勻介質(zhì)的介電常數(shù);μ為均勻介質(zhì)的磁導(dǎo)率;f1與f2為兩個(gè)本征頻率。平板的面積以及上下平板之間的距離會(huì)影響電容值的變化,面積越大,層間間距越小,電容值越大。在三維建模仿真軟件中的電容部分模型的三維結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了降低等效串聯(lián)電阻和寄生電感對(duì)性能的影響,通孔孔徑在100～120 μm時(shí)為最佳,同時(shí)采用機(jī)械沖孔方式加工,以便降低帶內(nèi)的插入損耗。帶狀線的位置精度會(huì)影響電感耦合系數(shù)大小,因此對(duì)生瓷帶的加工控制較為嚴(yán)格,整體結(jié)構(gòu)采用無(wú)封端結(jié)構(gòu)形式,其所有信號(hào)將在底部進(jìn)行輸入輸出和接地,免封端形式的帶通濾波器整體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙傳輸零點(diǎn)LTCC帶通濾波器的設(shè)計(jì)與制作[J]. 陸達(dá)富,李元?jiǎng)?劉穎力,陳錫丹,聶海.  電子元件與材料. 2009(03)



本文編號(hào)：3270430